JP2020019046A - Joining method, joining device and structure - Google Patents

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淑夫 梅田
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Abstract

To provide a joining method and a joining device capable of easily shortening a time required for joining, and hardly generating sputtering.SOLUTION: A joining method in one embodiment includes a heating step (S2) for heating a second spot (12) of a first metal piece (1) by ultrasonically vibrating a jig (A1) in the state where the jig (A1) is pressed onto a first spot (11) of the first metal piece (1), and a welding step (S3) for welding the second spot (12) of the first metal piece (1) to a second metal piece (2) by irradiating the second spot (12) of the first metal piece (1) with a laser beam.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の金属片を接合する接合方法及び接合装置に関する。また、複数の金属片を接合してなる構造体に関する。   The present invention relates to a joining method and a joining device for joining a plurality of metal pieces. Further, the present invention relates to a structure formed by joining a plurality of metal pieces.

複数の金属片を接合する接合方法のひとつとして、レーザ光を用いた溶接が広く用いられている。   As one of joining methods for joining a plurality of metal pieces, welding using laser light is widely used.

このような技術を開示した文献としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1には、被接合物に超音波振動を印加して被接合物を仮止めする超音波溶接機と、被接合物の仮止め箇所にレーザ光を照射して被接合物を溶接するレーザ溶接機と、を備えた溶接装置が開示されている。超音波溶接機を用いて被接合物を仮止めすることで、レーザ光を照射して被接合物を仮止めする際に被接合物の間に隙間が生じ難くなり、その結果、このような隙間に起因する溶接不良が生じ難くなる。   As a document disclosing such a technique, for example, Patent Document 1 is cited. Patent Literature 1 discloses an ultrasonic welding machine that temporarily fixes an object to be welded by applying ultrasonic vibration to the object to be welded, and irradiates a laser beam to a temporarily fixed portion of the object to be welded to weld the object to be welded. And a laser welding machine. By temporarily fixing the workpiece using an ultrasonic welding machine, it becomes difficult to form a gap between the workpieces when the laser beam is radiated to temporarily secure the workpiece. Poor welding due to the gap is less likely to occur.

特開2015−136731号JP-A-2013-136731

しかしながら、特許文献1に記載の溶接装置を用いて複数の金属片を接合する場合、以下のような問題が生じ得る。   However, when joining a plurality of metal pieces using the welding device described in Patent Literature 1, the following problems may occur.

すなわち、超音波溶接機により複数の金属片を仮止めする工程と、レーザ光の照射により複数の金属片を溶接する工程との間に、仮止め箇所から超音波ホーンを移動させる工程を実施する必要がある。なぜなら、仮止め箇所が超音波ホーンに覆い隠されている状態では、仮止め箇所にレーザ光を照射することができないからである。   That is, between the step of temporarily fixing the plurality of metal pieces by the ultrasonic welding machine and the step of welding the plurality of metal pieces by irradiation of laser light, a step of moving the ultrasonic horn from the temporarily fixed portion is performed. There is a need. This is because the laser beam cannot be applied to the temporary fixing point in a state where the temporary fixing point is covered by the ultrasonic horn.

このため、超音波ホーンを移動するための時間を必要とするので、接合に掛かる時間を短縮することが困難であるという問題を生じる。また、仮止め箇所から超音波ホーンを移動させる工程を実施している間に、仮止め箇所の温度が低下する。そうすると、温度の低い仮止め箇所に高出力のレーザ光を照射することになり、その結果、スパッタが発生し易くなるという問題を生じる。   For this reason, since a time for moving the ultrasonic horn is required, there is a problem that it is difficult to reduce the time required for the joining. In addition, the temperature of the temporary fixing point decreases while performing the step of moving the ultrasonic horn from the temporary fixing point. In this case, a high-power laser beam is irradiated to the temporarily-fixed portion having a low temperature, and as a result, there is a problem that spatter is easily generated.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、接合に掛かる時間を短縮することが容易であり、スパッタが発生し難い接合方法及び接合装置を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a bonding method and a bonding apparatus in which the time required for bonding can be easily reduced and spatter does not easily occur.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に掛かる溶接方法は、複数の金属片を接合する接合方法であって、上記複数の金属片において最外層を構成する第1の金属片の第1のスポットに治具を押し当てることによって、上記第1の金属片の上記第1のスポット、及び、上記第1のスポットに隣接する上記第1の金属片の第2のスポットを、上記複数の金属片において上記最外層から数えて2番目の層を構成する第2の金属片に密着させる密着工程と、上記第1の金属片の上記第1のスポットに上記治具を押し当てたまま、上記治具を超音波振動させることによって、上記第1の金属片の上記第2のスポットを加熱する加熱工程と、上記第1の金属片の上記第1のスポットに上記治具を押し当てたまま、レーザ光を上記第1の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部に照射することによって、上記第1の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部を上記第2の金属片に溶接する溶接工程と、を含む。   In order to solve the above-described problem, a welding method according to one embodiment of the present invention is a joining method for joining a plurality of metal pieces, wherein the first metal piece constituting an outermost layer among the plurality of metal pieces is provided. By pressing the jig against the first spot, the first spot of the first metal piece and the second spot of the first metal piece adjacent to the first spot are moved to the first spot. In the plurality of metal pieces, an adhesion step of making close contact with a second metal piece constituting a second layer counted from the outermost layer, and the jig was pressed against the first spot of the first metal piece. A heating step of heating the second spot of the first metal piece by ultrasonically vibrating the jig, and pressing the jig against the first spot of the first metal piece While the laser beam is being applied, the laser beam is By irradiating at least a portion of the second spot, including a welding step of welding the said second metal piece at least a portion of said second spot of said first metal strip.

上記の方法によれば、加熱工程において治具が押し当てられる第1の金属片1の部位と溶接工程においてレーザ光が照射される部位とが異なる。このため、加熱工程から溶接工程への移行に際して、治具を移動する必要がない。   According to the above method, the portion of the first metal piece 1 to which the jig is pressed in the heating process is different from the portion to be irradiated with the laser beam in the welding process. Therefore, it is not necessary to move the jig when shifting from the heating step to the welding step.

したがって、上記の方法によれば、治具を移動するための時間を省略できる分、複数の金属片の接合に要する時間を短縮することが容易である。また、上記の方法によれば、治具が移動している間に第2のスポットの温度が低下することが避けられる分、溶接工程においてレーザ光が照射される第2のスポットの温度が高くなり、その結果、スパッタが発生し難くなる。   Therefore, according to the above-described method, the time required for joining the plurality of metal pieces can be easily reduced because the time for moving the jig can be omitted. Further, according to the above method, the temperature of the second spot irradiated with the laser beam in the welding step becomes higher because the temperature of the second spot is prevented from lowering while the jig is moving. As a result, spatter hardly occurs.

また、上記の方法によれば、溶接工程が第1の金属片の第1のスポットに治具を押し当てたまま実施される。このため、溶接工程を実施する際に第1の金属片の第2のスポットと第2の金属片との間に隙間が生じ難くなり、その結果、このような隙間に起因する溶接不良が生じ難くなる。例えば、第1の金属片と第2の金属片との温度差が生じ難くなり、その結果、溶接後に生じる熱歪を低減することができる。   According to the above method, the welding step is performed while the jig is pressed against the first spot of the first metal piece. For this reason, when performing a welding process, it becomes difficult to form a gap between the second spot of the first metal piece and the second metal piece, and as a result, poor welding due to such a gap occurs. It becomes difficult. For example, a temperature difference between the first metal piece and the second metal piece hardly occurs, and as a result, thermal distortion generated after welding can be reduced.

本発明の一態様に掛かる溶接方法においては、上記加熱工程において、上記第1の金属片の上記第2のスポットが上記第2の金属片に溶着するまで、上記治具を超音波振動させる、ことが好ましい。   In the welding method according to one aspect of the present invention, in the heating step, the jig is ultrasonically vibrated until the second spot of the first metal piece is welded to the second metal piece. Is preferred.

上記の方法によれば、溶接工程を実施する際に第1の金属片の第2のスポットと第2の金属片との間に隙間が更に生じ難くなり、その結果、このような隙間に起因する溶接不良が更に生じ難くなる。   According to the above-described method, a gap between the second spot of the first metal piece and the second metal piece is less likely to be generated when the welding process is performed, and as a result, the gap caused by such a gap is reduced. Welding defects are less likely to occur.

本発明の一態様に係る溶接方法において、上記第2のスポットは、上記第1のスポットを構成する領域に挟まれている、ことが好ましい。   In the welding method according to one aspect of the present invention, it is preferable that the second spot is sandwiched between regions constituting the first spot.

上記の構成によれば、溶接工程を実施する際に第2のスポットにおける温度ムラが少なく(第1の金属片又は第2の金属片の上面又は下面と平行な面内における温度勾配が小さく)なるので、溶接後に熱歪が発生する可能性、又は、溶接後に発生する熱歪の大きさを小さく抑えることが可能である。   According to the above configuration, when performing the welding process, the temperature unevenness in the second spot is small (the temperature gradient in the plane parallel to the upper surface or the lower surface of the first metal piece or the second metal piece is small). Therefore, it is possible to suppress the possibility that thermal distortion occurs after welding or to reduce the magnitude of thermal distortion occurring after welding.

本発明の一態様に係る溶接方法において、上記第2のスポットは、上記第1のスポットを構成する領域に囲まれている、ことが好ましい。   In the welding method according to one aspect of the present invention, it is preferable that the second spot is surrounded by a region forming the first spot.

上記の構成によれば、溶接工程を実施する際に第2のスポットにおける温度ムラが少なく(第1の金属片又は第2の金属片の上面又は下面と平行な面内における温度勾配が小さく)なるので、溶接後に熱歪が発生する可能性、又は、溶接後に発生する熱歪の大きさを小さく抑えることが可能である。   According to the above configuration, when performing the welding process, the temperature unevenness in the second spot is small (the temperature gradient in the plane parallel to the upper surface or the lower surface of the first metal piece or the second metal piece is small). Therefore, it is possible to suppress the possibility that thermal distortion occurs after welding or to reduce the magnitude of thermal distortion occurring after welding.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に掛かる溶接装置は、複数の金属片を接合する接合装置であって、治具と、上記複数の金属片において最外層を構成する第1の金属片を、上記複数の金属片において上記最外層から数えて2番目の層を構成する第2の金属片に密着させるために、上記第1の金属片の第1のスポットに上記治具を押し当てる加圧装置と、上記第1のスポットに近接する上記第1の金属片の第2のスポットを加熱するために、上記治具を超音波振動させる振動装置と、上記第1の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部を上記第2の金属片に溶接するために、レーザ光を上記第2の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部に照射する照射装置と、を備える。   In order to solve the above-described problems, a welding device according to one embodiment of the present invention is a joining device that joins a plurality of metal pieces, and includes a jig and a first member that forms an outermost layer in the plurality of metal pieces. The jig is attached to a first spot of the first metal piece in order to bring the metal piece into close contact with a second metal piece constituting a second layer counted from the outermost layer in the plurality of metal pieces. Pressurizing device, a vibrating device that ultrasonically vibrates the jig to heat a second spot of the first metal piece adjacent to the first spot, and the first metal An irradiation device for irradiating at least a part of the second spot of the second metal piece with a laser beam to weld at least a part of the second spot of the piece to the second metal piece; Is provided.

上記の装置によれば、加圧装置により治具が押し当てられる第1の金属片の部位と照射装置によりレーザ光が照射される第1の金属片の部位とが異なる。このため、加熱装置を用いた加熱工程から照射装置を用いた溶接工程への移行に際して、治具を移動する必要がない。   According to the above-described device, the portion of the first metal piece to which the jig is pressed by the pressing device is different from the portion of the first metal piece to be irradiated with the laser beam by the irradiation device. Therefore, it is not necessary to move the jig when shifting from the heating process using the heating device to the welding process using the irradiation device.

したがって、上記の装置によれば、治具を移動するための時間を省略できる分、複数の金属片の接合に要する時間を短縮することが容易である。また、上記の装置によれば、治具を移動している間に第2のスポットの温度が低下することが避けられる分、照射装置によりレーザ光が照射される第2のスポットの温度が高くなり、その結果、スパッタが発生し難くなる。   Therefore, according to the above-described apparatus, the time required for moving the jig can be omitted, so that the time required for joining a plurality of metal pieces can be easily reduced. Further, according to the above-described apparatus, the temperature of the second spot irradiated with the laser beam by the irradiation device is increased because the temperature of the second spot is prevented from lowering while the jig is moved. As a result, spatter hardly occurs.

本発明の一態様に掛かる溶接装置において、上記治具には、上記レーザ光の光路となる開口が形成されている、ことが好ましい。   In the welding device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the jig is formed with an opening serving as an optical path of the laser beam.

上記の装置によれば、第1の金属片の第1のスポットに治具を押し当てたまま、第1の金属片の第2のスポットにレーザ光を照射することが容易になる。   According to the above-described apparatus, it becomes easy to irradiate the second spot on the first metal piece with the laser beam while the jig is pressed against the first spot on the first metal piece.

本発明の一態様に掛かる溶接装置において、上記振動装置は、上記第1の金属片の上記第2のスポットが上記第2の金属片に溶着するまで、上記治具を超音波振動させる、ことが好ましい。   In the welding device according to one aspect of the present invention, the vibrating device ultrasonically vibrates the jig until the second spot of the first metal piece is welded to the second metal piece. Is preferred.

上記の装置によれば、照射装置を適用する際に第1の金属片の第2のスポットと第2の金属片との間に隙間が生じ難くなり、その結果、このような隙間に起因する溶接不良が生じ難くなる。   According to the above-described device, when applying the irradiation device, it is difficult to form a gap between the second spot of the first metal piece and the second metal piece, and as a result, the gap is caused by such a gap. Poor welding is less likely to occur.

なお、上記の方法又は装置により製造される、複数の金属片を備える構造体も、本発明の範疇に含まれる。例えば、上記複数の金属片において最外層を構成する第1の金属片の第1のスポットが、上記複数の金属片において上記最外層から数えて2番目の層を構成する第2の金属片に溶着されており、上記第1のスポットに隣接する上記第1の金属片の第2のスポットの少なくとも一部が上記第2の金属片に溶接されている構造体は、本発明の範疇に含まれる。   Note that a structure including a plurality of metal pieces manufactured by the above method or apparatus is also included in the scope of the present invention. For example, the first spot of the first metal piece constituting the outermost layer in the plurality of metal pieces is formed on the second metal piece constituting the second layer of the plurality of metal pieces counted from the outermost layer. A structure which is welded and at least a part of the second spot of the first metal piece adjacent to the first spot is welded to the second metal piece is included in the scope of the present invention. It is.

本発明によれば、接合に掛かる時間を短縮することが容易であり、スパッタが発生し難い接合方法及び接合装置を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is easy to shorten the time required for joining, and it can implement | achieve the joining method and joining apparatus which hardly generate | occur | produce spatter.

本発明の一実施形態に係る接合方法の流れを示す図である。(a)は、密着工程を示す斜視図であり、(b)は、加熱工程を示す斜視図であり、(c)は、溶接工程を示す斜視図である。It is a figure showing the flow of the joining method concerning one embodiment of the present invention. (A) is a perspective view showing a contact step, (b) is a perspective view showing a heating step, and (c) is a perspective view showing a welding step. 図1の接合方法において第1のスポット及び第2のスポットが設定された第1の金属片の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a first metal piece in which a first spot and a second spot are set in the bonding method of FIG. 1. 本発明の一実施形態に係る接合装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a joining device concerning one embodiment of the present invention.

〔接合方法〕
本発明の一実施形態に係る接合方法Sについて、図1を参照して説明する。図1は、接合方法Sの流れを示す図である。
(Joining method)
A joining method S according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing the flow of the joining method S.

接合方法Sは、少なくとも2つの金属片1,2を含む複数の金属片を接合する接合方法である。第1の金属片1は、これら複数の金属片のなかで最外層を構成する金属片である。また、第2の金属片2は、これら複数の金属片のなかで最外層から数えて2番目の層を構成する金属片である。なお、図1においては、これらの金属片のなかで最外層から数えて3番目の層を構成する金属片を点線で図示し、これらの金属片のなかで最外層から数えて4番目以降の層を構成する金属片の図示を省略している。本実施形態において、各金属片は、電極として利用される薄板状の金属片である。ただし、各金属片の用途及び形状は、これに限定されない。第1の金属片1の形状は、箔状又は薄板状であれば良く、第1の金属片1の厚みは、後述する加熱工程S2及び溶接工程S3を適用可能な範囲で任意である。その他の金属片(例えば、第2の金属片2)の形状及び厚みは、任意である。   The joining method S is a joining method for joining a plurality of metal pieces including at least two metal pieces 1 and 2. The first metal piece 1 is a metal piece constituting the outermost layer among the plurality of metal pieces. The second metal piece 2 is a metal piece constituting a second layer counted from the outermost layer among the plurality of metal pieces. In FIG. 1, the metal pieces constituting the third layer counted from the outermost layer among these metal pieces are shown by dotted lines, and the fourth and subsequent metal pieces counted from the outermost layer among these metal pieces are shown. The illustration of the metal pieces constituting the layer is omitted. In the present embodiment, each metal piece is a thin metal piece used as an electrode. However, the use and shape of each metal piece are not limited to this. The shape of the first metal piece 1 may be a foil shape or a thin plate shape, and the thickness of the first metal piece 1 is arbitrary as long as a heating step S2 and a welding step S3 described below can be applied. The shape and thickness of other metal pieces (for example, the second metal piece 2) are arbitrary.

接合方法Sは、密着工程S1、加熱工程S2、及び溶接工程S3を含んでいる。接合方法Sは、第1の金属片1の下面と第2の金属片2の上面とが互いに面接触するように、第1の金属片1を第2の金属片2の上に重ね置いた(積層した)状態で実施される。   The joining method S includes a contact step S1, a heating step S2, and a welding step S3. In the joining method S, the first metal piece 1 is placed on the second metal piece 2 so that the lower surface of the first metal piece 1 and the upper surface of the second metal piece 2 are in surface contact with each other. It is performed in a (laminated) state.

密着工程S1は、第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てることによって、第1の金属片1の第1のスポット11、及び、第1のスポット11に隣接する第1の金属片1の第2のスポット12を第2の金属片2に密着させる工程である。本実施形態においては、図1の(a)に示すように、第1のスポット11が、第1の金属片1の2つの領域11a,11bにより構成されており、第2のスポット12が、これら2つの領域11a,11bに挟まれた1つの領域により構成されている。また、本実施形態においては、図1の(a)に示すように、第1の金属片1の第1のスポット11の上面に治具A1を押し当てることによって、第1の金属片1の第1のスポット11及び第2のスポット12の下面を第2の金属片2の上面に密着させている。ここで、第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てる力は、例えば、2000Nである。   In the adhesion step S1, the jig A1 is pressed against the first spot 11 of the first metal piece 1 so as to be adjacent to the first spot 11 of the first metal piece 1 and the first spot 11. This is a step of bringing the second spot 12 of the first metal piece 1 into close contact with the second metal piece 2. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the first spot 11 is constituted by two regions 11a and 11b of the first metal piece 1, and the second spot 12 is It is constituted by one area sandwiched between these two areas 11a and 11b. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the jig A1 is pressed against the upper surface of the first spot 11 of the first metal piece 1 so that the first metal piece 1 is pressed. The lower surfaces of the first spot 11 and the second spot 12 are in close contact with the upper surface of the second metal piece 2. Here, the force of pressing the jig A1 against the first spot 11 of the first metal piece 1 is, for example, 2000N.

加熱工程S2は、第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てたまま、治具A1を超音波振動させることによって、第1の金属片1の第2のスポット12を加熱する工程である。ここで、治具A1を超音波振動させることによって、第1の金属片1を加熱することができるのは、治具A1が第1の金属片1の上面を摺動することによって、或いは、第1の金属片1の下面が第2の金属片2の上面を摺動することによって、摩擦熱が発生するためである。本実施形態においては、図1の(b)に示すように、第1の金属片1の第1のスポット11の上面に治具A1を押し当てたまま、第1の金属片1の上面と平行な面内で治具A1を超音波振動させることによって、第1の金属片1が第2の金属片2上を摺動することにより発生する摩擦熱で、第1の金属片1の第2のスポット12を加熱している。ここで、治具A1を超音波振動させる周波数は、例えば、10KHz以上30KHz以下である。   In the heating step S2, while the jig A1 is pressed against the first spot 11 of the first metal piece 1, the jig A1 is ultrasonically vibrated, so that the second spot 12 of the first metal piece 1 is formed. This is the step of heating. Here, the first metal piece 1 can be heated by ultrasonic vibration of the jig A1 because the jig A1 slides on the upper surface of the first metal piece 1, or This is because the lower surface of the first metal piece 1 slides on the upper surface of the second metal piece 2 to generate frictional heat. In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, while the jig A1 is pressed against the upper surface of the first spot 11 of the first metal piece 1, the upper surface of the first metal piece 1 By ultrasonically vibrating the jig A1 in a parallel plane, frictional heat generated when the first metal piece 1 slides on the second metal piece 2 causes the first metal piece 1 The second spot 12 is being heated. Here, the frequency at which the jig A1 is ultrasonically vibrated is, for example, 10 KHz or more and 30 KHz or less.

なお、加熱工程S2においては、第1の金属片1の第2のスポット12が加熱されると共に、第1の金属片の第1のスポット11が加熱される。このため、超音波振動の継続時間を長くすれば、第1の金属片1の第1のスポット11及び第2のスポット12と第2の金属片2とを溶着(超音波接合)することが可能である。第1の金属片1の第1のスポット11及び第2のスポット12と第2の金属片2とを溶着するための所要時間は、超音波振動の周波数や第1の金属片1に治具A1を押し当てる力などに応じて決まる。例えば、第1の金属片1の第1のスポット11及び第2のスポット12と第2の金属片2とを100℃で溶着する場合、この所要時間は、1秒程度である。本実施形態においては、第1の金属片1の第1のスポット11及び第2のスポット12と第2の金属片2とを溶着するべく、この所要時間よりも超音波振動の継続時間を長くしている。   In the heating step S2, the second spot 12 of the first metal piece 1 is heated, and the first spot 11 of the first metal piece is heated. For this reason, if the duration of the ultrasonic vibration is lengthened, the first spot 11 and the second spot 12 of the first metal piece 1 and the second metal piece 2 can be welded (ultrasonic bonding). It is possible. The time required for welding the first spot 11 and the second spot 12 of the first metal piece 1 to the second metal piece 2 depends on the frequency of the ultrasonic vibration and the jig on the first metal piece 1. It is determined according to the pressing force of A1 and the like. For example, when the first spot 11 and the second spot 12 of the first metal piece 1 are welded to the second metal piece 2 at 100 ° C., the required time is about 1 second. In this embodiment, in order to weld the first spot 11 and the second spot 12 of the first metal piece 1 to the second metal piece 2, the duration of the ultrasonic vibration is set longer than the required time. are doing.

溶接工程S3は、第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てたまま、レーザ光を第1の金属片1の第2のスポット12の少なくとも一部に照射することによって、第1の金属片1の第2のスポット12の少なくとも一部を第2の金属片2に溶接する工程である。溶接工程S3の開始は、加熱工程S2の開始後であれば、(1)加熱工程S2の終了前であってもよいし、(2)加熱工程S2の終了と同時であってもよいし、(3)加熱工程S2の終了後であってもよい。何れの場合においても、レーザ光が照射される第1の金属片1の第2のスポット12の温度は、加熱工程S2を実施しない場合よりも高くなる。本実施形態においては、加熱工程Sを終了した後に、図1の(c)に示すように、第1の金属片1の第1のスポット11の上面に治具A1を押し当てたまま、レーザ光を第1の金属片1の第2のスポット12の中央部の上面に直上から照射することによって、第1の金属片1の第2のスポット12の中央部を第2の金属片2に溶接している。   In the welding step S3, at least a part of the second spot 12 of the first metal piece 1 is irradiated with the laser beam while the jig A1 is pressed against the first spot 11 of the first metal piece 1. Is a step of welding at least a part of the second spot 12 of the first metal piece 1 to the second metal piece 2. The start of the welding step S3 may be (1) before the end of the heating step S2, or (2) at the same time as the end of the heating step S2, as long as it is after the start of the heating step S2. (3) It may be after the end of the heating step S2. In any case, the temperature of the second spot 12 of the first metal piece 1 to be irradiated with the laser light is higher than when the heating step S2 is not performed. In the present embodiment, after the heating step S is completed, as shown in FIG. 1C, while the jig A1 is pressed against the upper surface of the first spot 11 of the first metal piece 1, the laser By irradiating light to the upper surface of the center of the second spot 12 of the first metal piece 1 from directly above, the center of the second spot 12 of the first metal piece 1 is applied to the second metal piece 2. Welded.

以上のように、接合方法Sにおいては、溶接工程S3を開始する前に加熱工程S2が実施される。このため、溶接工程S3を開始する際の第1の金属片1の第2のスポット12の温度は、加熱工程S2を実施しない場合よりも高くなる。したがって、接合方法Sによれば、加熱工程S2を実施しない場合と比べて、溶接工程S3におけるスパッタの発生を抑制することができる。   As described above, in the joining method S, the heating step S2 is performed before starting the welding step S3. For this reason, the temperature of the second spot 12 of the first metal piece 1 when starting the welding step S3 is higher than when the heating step S2 is not performed. Therefore, according to the joining method S, generation of spatters in the welding step S3 can be suppressed as compared with the case where the heating step S2 is not performed.

また、接合方法Sにおいては、加熱工程S2において治具A1が押し当てられる第1の金属片1の部位(第1のスポット11)と溶接工程S3においてレーザ光が照射される第1の金属片1の部位(第2のスポット12の少なくとも一部)とが異なる。このため、加熱工程S2から溶接工程S3への移行に際して、治具A1を移動する必要がない。したがって、接合方法Sによれば、治具A1を移動するための時間を省略できる分、接合方法Sを実施するために必要な時間を短縮することができる。また、接合方法Sによれば、治具A1を移動するための機構を省略できる分、接合方法Sを実施するために必要な装置を簡素化することができる。   Further, in the joining method S, the portion (first spot 11) of the first metal piece 1 against which the jig A1 is pressed in the heating step S2 and the first metal piece irradiated with the laser beam in the welding step S3. One site (at least a part of the second spot 12) is different. Therefore, when shifting from the heating step S2 to the welding step S3, it is not necessary to move the jig A1. Therefore, according to the joining method S, the time required for performing the joining method S can be shortened by the time required for moving the jig A1. Further, according to the joining method S, a mechanism for moving the jig A1 can be omitted, so that a device necessary for performing the joining method S can be simplified.

また、接合方法Sにおいては、第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てたまま、溶接工程S3が実施される。このため、溶接工程S3において、第1の金属片1の第2のスポット12の第2の金属片2からの浮き上がりが生じる可能性を低下させることができる。このような浮き上がりは、溶接不良の原因となる。したがって、溶接工程S3において、溶接不良が生じる可能性を低下させることができる。特に、加熱工程S2において、第1の金属片1の第2のスポット12を第2の金属片2に溶着した場合、このような効果が顕著になる。   In the joining method S, the welding step S3 is performed while the jig A1 is pressed against the first spot 11 of the first metal piece 1. For this reason, in the welding step S3, the possibility that the second spot 12 of the first metal piece 1 rises from the second metal piece 2 can be reduced. Such lifting causes poor welding. Therefore, in the welding step S3, the possibility of poor welding can be reduced. In particular, when the second spot 12 of the first metal piece 1 is welded to the second metal piece 2 in the heating step S2, such an effect becomes remarkable.

なお、加熱工程S2において、第1の金属片1の第2のスポット12を第2の金属片2に溶着した場合、接合方法Sにより第1の金属片1と第2の金属片2とが接合されてなる構造体は、以下の特徴を有する。すなわち、第1の金属片1の第1のスポット11が第2の金属片2に溶着されており、第1のスポット1に隣接する第1の金属片1の第2のスポット12の少なくとも一部が第2の金属片2に溶接されている。   When the second spot 12 of the first metal piece 1 is welded to the second metal piece 2 in the heating step S2, the first metal piece 1 and the second metal piece 2 are joined by the bonding method S. The joined structure has the following features. That is, the first spot 11 of the first metal piece 1 is welded to the second metal piece 2, and at least one of the second spots 12 of the first metal piece 1 adjacent to the first spot 1 is provided. The part is welded to the second metal piece 2.

〔第1のスポット及び第2のスポット〕
溶接方法Sにおいては、第1の金属片1に第1のスポット11及び第2のスポット12が設定される。ここで、第1のスポット11は、密着工程S1、加熱工程S2、及び溶接工程S3において治具A1が押し当てられる領域である。また、第2のスポット12は、第1のスポット11に隣接する領域である。溶接工程S3においては、第2のスポット12の少なくとも一部にレーザ光が照射される。
[First spot and second spot]
In the welding method S, the first spot 11 and the second spot 12 are set on the first metal piece 1. Here, the first spot 11 is an area where the jig A1 is pressed in the adhesion step S1, the heating step S2, and the welding step S3. Further, the second spot 12 is an area adjacent to the first spot 11. In the welding step S3, at least a part of the second spot 12 is irradiated with a laser beam.

図2の(a)は、第1の金属片1の上面図であり、第1のスポット11及び第2のスポット12の第1の設定例を示す。本設定例においては、第1のスポット11として、上面視形状が長方形である(空間形状が直方体である)2つの領域11a,11bを設定している。また、本設定例においては、第2のスポット12として、第1のスポット11を構成する2つの領域11a,11bに挟まれた、上面視形状が長方形である(空間形状が直方体である)1つの領域を設定している。このように、第2のスポット12が第1のスポット11を構成する2つの領域11a,11bに挟まれる構成を採用することで、第2のスポット12に温度ムラを少なく(温度勾配を小さく)することができる。   FIG. 2A is a top view of the first metal piece 1 and shows a first setting example of the first spot 11 and the second spot 12. In the present setting example, as the first spot 11, two regions 11a and 11b having a rectangular shape in a top view (a spatial shape of a rectangular parallelepiped) are set. In this setting example, as the second spot 12, the top view shape is a rectangle (the spatial shape is a rectangular parallelepiped) 1 sandwiched between the two regions 11a and 11b constituting the first spot 11. Two areas are set. As described above, by employing a configuration in which the second spot 12 is sandwiched between the two regions 11a and 11b constituting the first spot 11, the second spot 12 has less temperature unevenness (a smaller temperature gradient). can do.

図2の(b)は、第1の金属片1の上面図であり、第1のスポット11及び第2のスポット12の第2の設定例を示す。本設定例においては、第1のスポット11として、上面視形状が円環である(空間形状が円筒である)1つの領域を設定している。また、本設定例においては、第2のスポット12として、第1のスポット11に囲まれた、上面視形状が円径である(空間形状が円柱である)1つの領域を設定している。このように、第2のスポット12が第1のスポット11を構成する領域に囲まれる構成を採用することで、第2のスポット12に温度ムラを更に少なく(温度勾配を更に小さく)することができる。
なお、図2の(b)においては、第2のスポット12が全ての方向で第1のスポット11に囲まれる構成を図示しているが、第2のスポット12が一部の方向のみで第1のスポット11に囲まれる構成を採用しても構わない。
FIG. 2B is a top view of the first metal piece 1 and shows a second setting example of the first spot 11 and the second spot 12. In this setting example, as the first spot 11, one area whose top view shape is a ring (the space shape is a cylinder) is set. Further, in this setting example, as the second spot 12, one area surrounded by the first spot 11 and having a circular shape in a top view shape (a cylindrical shape in a space shape) is set. As described above, by adopting a configuration in which the second spot 12 is surrounded by the region constituting the first spot 11, it is possible to further reduce the temperature unevenness in the second spot 12 (to further reduce the temperature gradient). it can.
FIG. 2B illustrates a configuration in which the second spot 12 is surrounded by the first spot 11 in all directions. A configuration surrounded by one spot 11 may be adopted.

何れの構成例を採用した場合であっても、上述した溶接方法Sによれば、溶接工程S3においてスパッタが発生し難くなるという上述した効果を奏する。   Regardless of which configuration example is adopted, according to the above-described welding method S, the above-described effect that spatters hardly occur in the welding step S3 is exerted.

〔接合装置〕
本発明の一実施形態に係る接合装置Aについて、図3を参照して説明する。図3は、接合装置Aの構成を示す図である。
(Joining equipment)
A joining device A according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the joining device A.

接合装置Aは、上述した接合方法Sを実施するための装置であり、上述した治具A1の他に、加圧装置A2、振動装置A3、照射装置A4、制御装置A5、及びステージ装置A6を備えている。なお、本実施形態において、治具A1として、超音波ホーンが用いられている。   The joining device A is a device for performing the above-described joining method S. In addition to the above-described jig A1, a pressing device A2, a vibration device A3, an irradiation device A4, a control device A5, and a stage device A6 are provided. Have. In this embodiment, an ultrasonic horn is used as the jig A1.

加圧装置A2は、上述した密着工程S1を実施するために、第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てる装置である。振動装置A3は、上述した加熱工程S2を実施するために、治具A1を超音波振動させる装置である。照射装置A4は、上述した溶接工程を実施するために、レーザ光を第1の金属片1の第2のスポット12に照射するための装置である。制御装置A5は、上述した接合方法Sを実施するために、加圧装置A2、振動装置A3、及び照射装置A4を制御する装置である。ステージ装置A6は、上述した第1の金属片1を第2の金属片の上に重ね置いてなる構造体を載置するためのステージである。   The pressing device A2 is a device that presses the jig A1 against the first spot 11 of the first metal piece 1 in order to perform the above-described contacting step S1. The vibration device A3 is a device that ultrasonically vibrates the jig A1 in order to perform the heating step S2 described above. The irradiation device A4 is a device for irradiating the laser beam to the second spot 12 of the first metal piece 1 to perform the above-described welding process. The control device A5 is a device that controls the pressing device A2, the vibration device A3, and the irradiation device A4 in order to perform the above-described bonding method S. The stage device A6 is a stage for placing a structure in which the above-described first metal piece 1 is placed on the second metal piece.

なお、本実施形態においては、照射装置A4として、(1)レーザ発振器A4aと、(2)レーザ発振器A4aから出力されたレーザ光を導波するデリバリファイバA4bと、(3)デリバリファイバA4bを導波されたレーザ光を構造体10に照射する加工ヘッドA4cと、を備えたレーザ装置を用いている。レーザ発振器A4aは、例えば、ファイバレーザにより実現される。また、治具A1の超音波振動を阻害しないよう、治具A1と加圧装置A2は、ベアリングを介して連結されている。   In this embodiment, as the irradiation device A4, (1) a laser oscillator A4a, (2) a delivery fiber A4b that guides the laser light output from the laser oscillator A4a, and (3) a delivery fiber A4b. And a processing head A4c for irradiating the waved laser light to the structure 10. The laser oscillator A4a is realized by, for example, a fiber laser. The jig A1 and the pressing device A2 are connected via a bearing so as not to hinder the ultrasonic vibration of the jig A1.

接合装置Aは、上述した接合方法Sを実施する点に加えて、以下の特徴を有している。第1の特徴は、治具A1に、照射装置A4から照射されたレーザ光の光路となる開口A1aが形成されている点である。第2の特徴は、加圧装置A2に、照射装置A4から照射されたレーザ装置の光路となる開口A2aが形成されている点である。これらの特徴により、加圧装置A2を用いて第1の金属片1の第1のスポット11に治具A1を押し当てたまま、照射装置A4を用いて第1の金属片1の第2のスポット12にレーザ光を照射することが容易になる。すなわち、治具A1及び加圧装置A2を移動させなくても、加熱工程S2から溶接工程S3へと移行できる。   The bonding apparatus A has the following features in addition to the point of performing the bonding method S described above. A first feature is that the jig A1 is formed with an opening A1a which is an optical path of the laser light emitted from the irradiation device A4. The second feature is that an opening A2a serving as an optical path of the laser device irradiated from the irradiation device A4 is formed in the pressing device A2. Due to these features, while the jig A1 is pressed against the first spot 11 of the first metal piece 1 using the pressurizing device A2, the second metallization of the first metal piece 1 is performed using the irradiation device A4. It becomes easy to irradiate the spot 12 with laser light. That is, it is possible to shift from the heating step S2 to the welding step S3 without moving the jig A1 and the pressing device A2.

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Appendix]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

S1 密着工程
S2 加熱工程
S3 溶接工程
A 接合装置
A1 治具
A2 加圧装置
A3 振動装置
A4 照射装置
A5 制御装置
A6 ステージ装置
1 第1の金属片
11 第1のスポット
12 第2のスポット
2 第2の金属片
S1 Adhesion process S2 Heating process S3 Welding process A Joining device A1 Jig A2 Pressing device A3 Vibration device A4 Irradiation device A5 Control device A6 Stage device 1 First metal piece 11 First spot 12 Second spot 2 Second Piece of metal

Claims (8)

複数の金属片を接合する接合方法であって、
上記複数の金属片において最外層を構成する第1の金属片の第1のスポットに治具を押し当てることによって、上記第1の金属片の上記第1のスポット、及び、上記第1のスポットに隣接する上記第1の金属片の第2のスポットを、上記複数の金属片において上記最外層から数えて2番目の層を構成する第2の金属片に密着させる密着工程と、
上記第1の金属片の上記第1のスポットに上記治具を押し当てたまま、上記治具を超音波振動させることによって、上記第1の金属片の上記第2のスポットを加熱する加熱工程と、
上記第1の金属片の上記第1のスポットに上記治具を押し当てたまま、レーザ光を上記第1の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部に照射することによって、上記第1の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部を上記第2の金属片に溶接する溶接工程と、を含む、
ことを特徴とする接合方法。
A joining method for joining a plurality of metal pieces,
By pressing a jig against the first spot of the first metal piece constituting the outermost layer of the plurality of metal pieces, the first spot of the first metal piece and the first spot A step of bringing the second spot of the first metal piece adjacent to the first metal piece into close contact with a second metal piece constituting a second layer counting from the outermost layer in the plurality of metal pieces;
A heating step of heating the second spot of the first metal piece by ultrasonically vibrating the jig while pressing the jig against the first spot of the first metal piece; When,
By irradiating a laser beam to at least a part of the second spot of the first metal piece while pressing the jig against the first spot of the first metal piece, Welding at least a part of the second spot of the metal piece to the second metal piece.
A joining method characterized by the above-mentioned.
上記加熱工程において、上記第1の金属片の上記第2のスポットが上記第2の金属片に溶着するまで、上記治具を超音波振動させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の接合方法。
In the heating step, the jig is ultrasonically vibrated until the second spot of the first metal piece is welded to the second metal piece,
The method according to claim 1, wherein:
上記第2のスポットは、上記第1のスポットを構成する領域に挟まれている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の接合方法。
The second spot is sandwiched between regions constituting the first spot,
The joining method according to claim 1 or 2, wherein:
上記第2のスポットは、上記第1のスポットを構成する領域に囲まれている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の接合方法。
The second spot is surrounded by an area constituting the first spot,
The joining method according to claim 1 or 2, wherein:
複数の金属片を接合する接合装置であって、
治具と、
上記複数の金属片において最外層を構成する第1の金属片を、上記複数の金属片において上記最外層から数えて2番目の層を構成する第2の金属片に密着させるために、上記第1の金属片の第1のスポットに上記治具を押し当てる加圧装置と、
上記第1のスポットに近接する上記第1の金属片の第2のスポットを加熱するために、上記治具を超音波振動させる振動装置と、
上記第1の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部を上記第2の金属片に溶接するために、レーザ光を上記第2の金属片の上記第2のスポットの少なくとも一部に照射する照射装置と、を備える、
ことを特徴とする接合装置。
A joining device for joining a plurality of metal pieces,
Jig and
The first metal piece constituting the outermost layer of the plurality of metal pieces is brought into close contact with the second metal piece constituting the second layer of the plurality of metal pieces, counting from the outermost layer. A pressure device for pressing the jig against the first spot of the one metal piece;
A vibrating device that ultrasonically vibrates the jig to heat a second spot of the first metal piece close to the first spot;
In order to weld at least a part of the second spot of the first metal piece to the second metal piece, a laser beam is applied to at least a part of the second spot of the second metal piece. Irradiation device,
A joining device characterized by the above-mentioned.
上記治具には、上記レーザ光の光路となる開口が形成されている、
ことを特徴とする請求項5に記載の接合装置。
The jig is formed with an opening serving as an optical path of the laser beam.
The joining device according to claim 5, wherein:
上記振動装置は、上記第1の金属片の上記第2のスポットが上記第2の金属片に溶着するまで、上記治具を超音波振動させる、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の接合装置。
The vibrating device ultrasonically vibrates the jig until the second spot of the first metal piece is welded to the second metal piece,
The joining device according to claim 5 or 6, wherein:
複数の金属片を備える構造体であって、
上記複数の金属片において最外層を構成する第1の金属片の第1のスポットが、上記複数の金属片において上記最外層から数えて2番目の層を構成する第2の金属片に溶着されており、上記第1のスポットに隣接する上記第1の金属片の第2のスポットの少なくとも一部が、上記第2の金属片に溶接されている、
ことを特徴とする構造体。
A structure comprising a plurality of metal pieces,
A first spot of a first metal piece constituting an outermost layer of the plurality of metal pieces is welded to a second metal piece constituting a second layer of the plurality of metal pieces counted from the outermost layer. Wherein at least a part of a second spot of the first metal piece adjacent to the first spot is welded to the second metal piece.
A structure characterized in that:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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